低功耗设计是 Arm 的核心价值

电子月

在本文所述的方法中运用 PowerPro 平台为 Arm 提供了以功耗为中心的 RTL 设计流程。模块/单元级别的每日 RTL 功率分析促使功率趋势快速转变，而每周分析则提供更完整的基准测试参考指标。

Arm® 自创立以来，始终致力于提供可扩展、低功耗、高性能 IP。Arm 架构是低功耗移动应用、汽车／嵌入式解决方案和物联网 (IoT) 设计的标准。大多数采用 Arm IP 的客户对其产品的低功耗架构感兴趣。因此，低功耗是 Arm 的核心价值，每位团队成员在每一个设计层面都会探求节省功耗的机会。从应用程序到晶体管级别，Arm 均可利用系统化方法支持低功耗设计（图 1）。

系统的每一个元件都可能产生功耗，但本文重点关注高功率效率的 RTL IP 设计，其中包括：

■ 设定低功耗目标

■ 了解低功耗设计流程

■ 优化技术设定低功耗目标项目的目标是在功率预算范围内利用最少量的功率获得最高的性能。团队的每位成员都认同以下低功耗核心价值：

■ ISA 架构师：确保 Arm 架构在发展演化的同时保持高功率效率。

■ 系统架构师：开发系统和 IP 电源管理架构。

■ 技术主管：同 RTL 设计师一起定义功耗目标并推动目标的实现。

■ RTL 设计师：实施用于降低功耗的设计变更。

■ 实施设计师：测量并分析功耗，然后反馈给 RTL 设计师。团队对设计进行“功耗清除”，以批判的眼光寻找进一步降低功耗的机会。

Arm 团队通过以下措施实现低功耗目标：

■ 确立顶层功率预算，然后协商较低层级模块的功率预算。

■ 考虑所有功率器件 —— 寄存器、时钟树、存储器和组合逻辑，将其用作设计是否接近预算的有用指标。

■ 在团队内开展低功耗设计竞赛。

■ 寻找能够满足功能和性能要求的尺寸最小、翻转数量最少的设计。

■ 确保始终考虑设计中的有用工作所消耗的能量（即能效）。

低功耗设计流程图 2 显示了 Arm 采用的低功耗设计流程及其每一步对功耗的影响。关键的功耗决策须尽早做出，因为随着每一步的不断细化，降低功耗的机会越来越小。

■ 清楚了解 RTL 代码在综合逻辑门方面的作用。

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